Stc1,也称为Stanniocalcin 1,是一种重要的Ca2+-调节性糖蛋白激素,在多种生物学过程中发挥着关键作用。Stc1主要在卵巢中高表达,参与调节卵母细胞发生、卵泡发育和类固醇生成等生殖相关过程。此外,Stc1还在骨形成/重塑、肿瘤发生和转移等方面发挥作用。
Stc1在卵巢中主要表达于卵母细胞、壁层颗粒细胞、卵丘颗粒细胞和卵泡膜细胞等细胞类型。Stc1的表达水平在不同阶段的卵巢中存在动态变化,其中在卵泡期达到最高水平。研究表明,Stc1在卵丘颗粒细胞中的表达对于细胞的增殖和存活至关重要。抑制Stc1的表达会导致卵丘颗粒细胞增殖和存活能力下降,同时抑制孕酮的分泌并促进雌激素的分泌。此外,Stc1的过表达可以部分挽救卵丘颗粒细胞的增殖,并对孕酮和雌激素的分泌产生相反的影响。多个与细胞凋亡和类固醇生成相关的基因,如BAX、BCL2、HSD3B1、HSD17B1、CYP11A1和CYP17A1,在抑制或增加Stc1表达后显示出不同的表达模式。这些结果表明,Stc1在调节卵巢功能和类固醇生成方面发挥着重要作用[1]。
在肿瘤微环境中,肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)被癌细胞激活,并增加其分泌活性,产生可溶性因子,促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。转录因子STAT3及其诱导剂IL-6在肿瘤和基质细胞中形成一个正反馈循环,维持高水平的IL-6分泌和STAT3激活。研究发现,STAT3对于小鼠乳腺癌CAF的促肿瘤生成功能至关重要,并且STAT3的基因特征富含编码分泌蛋白的基因。其中,ANGPTL4、MMP13和STC1被证实是STAT3依赖性CAF促肿瘤生成功能的介质。抑制MMP13可以降低CAF的体外和体内活性,支持基于抑制STAT3诱导的CAF分泌蛋白的疗法。临床研究表明,人类乳腺癌基质细胞中也存在类似的CAF-STAT3特征,其高表达与患者较短的疾病特异性生存期相关,包括那些具有基底样疾病的患者[2]。
Stc1在卵巢癌中发挥着重要作用。研究发现,Stc1的表达水平在卵巢癌组织中显著高于癌旁组织,并且进一步升高在腹膜转移组织中。体外和体内实验表明,Stc1促进卵巢癌的转移、脂质代谢和顺铂耐药性。Stc1通过上调脂质相关基因如UCP1、TOM20和perilipin1来促进脂质代谢。机制研究表明,Stc1直接结合整合素β6(ITGB6)来激活PI3K信号通路。此外,Stc1直接受叉头框C2(FOXC2)的调节。研究还发现,靶向STC1和FOXC2/ITGB6信号轴与顺铂耐药性相关。这些发现表明,STC1通过FOXC2/ITGB6信号轴促进卵巢癌的转移、脂质代谢和顺铂耐药性。因此,STC1可能作为转移性卵巢癌患者的预后指标,并且可以作为卵巢癌患者的治疗靶点,特别是那些对顺铂产生耐药性的患者[3]。
Stc1与COL11A1基因之间存在基因-基因相互作用,可能成为膝关节骨关节炎的风险因素。研究发现,STC1基因的rs17786744位点和COL11A1基因的rs2615977位点之间存在显著的相互作用,与膝关节骨关节炎的发生相关。这种相互作用模型中,高和低风险基因型被确定为与骨关节炎的发展相关。这些结果表明,STC1和COL11A1基因之间的复杂相互作用可能影响个体对骨关节炎的遗传易感性[4]。
STC1基因的表达在结直肠癌患者中具有重要的临床意义。研究发现,结直肠癌组织中STC1基因的表达水平高于癌旁正常黏膜组织。STC1基因的高表达与患者较差的术后生存相关。这些结果表明,STC1基因的高表达可能是一个有用的预后指标,可以预测结直肠癌患者的术后预后[5]。
STC1在骨形成过程中通过抑制腺苷酸环化酶的活性,干扰降钙素家族受体的信号传导。研究发现,STC1对骨形成/重塑过程中功能性异源二聚体复合物CALCRL/RAMP1的表达和活性没有影响。然而,STC1可以改变CALCRL/RAMP1在细胞膜上的空间分布。STC1可以抑制 forskolin刺激的cAMP积累,但不影响CALCRL/RAMP1转染的HEK293细胞的cAMP积累。此外,STC1可以抑制降钙素受体(CTR)转染的HEK293细胞在降钙素刺激下的cAMP积累。这些结果表明,STC1通过抑制性G蛋白的信号传导来调节CGRP受体的空间分布,可能在骨形成过程中发挥调节作用[6]。
肿瘤相关的间皮细胞来源的ANGPTL4和STC1促进卵巢癌的早期转移过程。研究发现,间皮细胞在卵巢癌的腹膜转移中起着重要作用。间皮细胞在人类和鼠类卵巢癌的腹膜转移过程中被定位在肿瘤内部。去除间皮细胞可以显著抑制卵巢癌细胞的粘附和定植。人类腹水可以诱导间皮细胞表达和分泌ANGPTL4和STC1。抑制STC1或ANGPTL4的表达可以阻止卵巢癌细胞诱导的间皮细胞向间充质转化,而抑制ANGPTL4的表达可以阻止卵巢癌细胞诱导的间皮细胞迁移和糖酵解。抑制间皮细胞ANGPTL4的分泌可以阻止间皮细胞诱导的单核细胞迁移、内皮细胞血管形成和卵巢癌细胞粘附、迁移和增殖。此外,用抗体阻断ANGPTL4的功能可以降低人类卵巢组织提取物上3种不同卵巢癌细胞系的体外定植和鼠类卵巢上的ID8p53-/-Brca2-/-细胞的体内定植。这些发现表明,间皮细胞在卵巢癌的早期转移过程中起着重要作用,并且肿瘤微环境与间皮细胞之间的相互作用通过分泌ANGPTL4促进卵巢癌的转移[7]。
综上所述,STC1在卵巢功能、肿瘤发生和转移、骨形成、骨关节炎和结直肠癌等方面发挥着重要作用。STC1的表达和功能受到多种因素的调控,包括STAT3信号通路、FOXC2/ITGB6信号轴和基因-基因相互作用等。深入研究STC1的生物学功能和作用机制有助于揭示其在疾病发生和发展中的作用,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Yang, Xue, Ma, Jun, Mo, Luoyu, Fu, Wei, Yin, Shi. 2023. Molecular cloning and characterization of STC1 gene and its functional analyses in yak (Bos grunniens) cumulus granulosa cells. In Theriogenology, 208, 185-193. doi:10.1016/j.theriogenology.2023.06.023. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37354862/
2. Avalle, Lidia, Raggi, Laura, Monteleone, Emanuele, Oliviero, Salvatore, Poli, Valeria. 2022. STAT3 induces breast cancer growth via ANGPTL4, MMP13 and STC1 secretion by cancer associated fibroblasts. In Oncogene, 41, 1456-1467. doi:10.1038/s41388-021-02172-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35042959/
3. Lin, Feikai, Li, Xiaoduan, Wang, Xinjing, Wang, Ziliang, Wang, Xipeng. 2022. Stanniocalcin 1 promotes metastasis, lipid metabolism and cisplatin chemoresistance via the FOXC2/ITGB6 signaling axis in ovarian cancer. In Journal of experimental & clinical cancer research : CR, 41, 129. doi:10.1186/s13046-022-02315-3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35392966/
4. Fernández-Torres, Javier, Martínez-Nava, Gabriela Angélica, Zamudio-Cuevas, Yessica, Martínez-Flores, Karina, Mijares-Díaz, Fernando. 2020. Multifactor dimensionality reduction reveals a strong gene-gene interaction between STC1 and COL11A1 genes as a possible risk factor of knee osteoarthritis. In Molecular biology reports, 47, 2627-2634. doi:10.1007/s11033-020-05351-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32140959/
5. Tamura, Shuzo, Oshima, Takashi, Yoshihara, Kazue, Masuda, Munetaka, Imada, Toshio. . Clinical significance of STC1 gene expression in patients with colorectal cancer. In Anticancer research, 31, 325-9. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21273618/
6. Terra, Silvia R, Cardoso, João Carlos R, Félix, Rute C, Canário, Adelino Vicente M, Schein, Vanessa. 2015. STC1 interference on calcitonin family of receptors signaling during osteoblastogenesis via adenylate cyclase inhibition. In Molecular and cellular endocrinology, 403, 78-87. doi:10.1016/j.mce.2015.01.010. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25591908/
7. Bajwa, Preety, Kordylewicz, Kasjusz, Bilecz, Agnes, Lengyel, Ernst, Kenny, Hilary A. 2023. Cancer-associated mesothelial cell-derived ANGPTL4 and STC1 promote the early steps of ovarian cancer metastasis. In JCI insight, 8, . doi:10.1172/jci.insight.163019. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36795484/